基于钴改性的钙基吸附剂污泥富氢气化

基于钙基吸附剂的污泥蒸汽气化制取富氢合成气是一种高效环保的污泥处理方式。本文采用溶胶-凝胶法制备了Co改性、Al₂O₃为载体的钙基吸附剂。借助热重分析仪测定不同钙基吸附剂在多个碳酸化和煅烧循环中的CO₂吸附能力和循环稳定性,并在固定床上进行污泥蒸汽气化实验。结果显示：煅烧过程中,以Al₂O₃为载体的钙基吸附剂中的Al₂O₃与CaO生成七铝酸十二钙(Ca₁₂Al₁₄O₃₃),并表现出优异的孔隙结构的和CO₂吸附能力,其中,Co质量分数为10%的吸附剂在30次循环（700℃碳酸化35min,850℃煅烧5min）中碳酸化率稳定在70%左右;提高气化温度及Co的添加量可促进焦油裂解和甲烷重整反应,显著提高了合成气中H₂的浓度和产量及污泥气化的冷煤气效率,有利于富氢气体的制取;在650℃下,相比于纯CaO,添加Co质量分数为15%的吸附剂时,H₂产量提高了102%,H₂体积分数提高到85%。     

氧量对天然焦蒸汽气化特性的影响研究

在小型流化床(50mm、高1600mm)实验装置上对沛城煤矿天然焦-蒸汽气化反应进行实验研究,考察蒸汽中掺入氧气,共同作为气化介质对气化反应产气量、碳转化率、煤气热值和煤气组分等因素的影响,同时与ASPENPLUS软件对其气化过程的模拟结果进行了对比。实验中,天然焦试样量0.2kg/h,蒸汽量1.05kg/h,气化温度900℃,实验结果表明:气化介质中氧量明显影响天然焦蒸汽气化特性。随着氧含量的增加,初始阶段(0～0.2L/min)煤气产量提高了1.76倍,碳转化率提高了1.94倍,两者均显著增加;随着氧量的进一步增加(0.2～1.0L/min),其增加幅度趋缓,产气量增加1.16倍,碳转化率增加1.34倍。煤气中有效气体(H2+CO+CH4)的体积分数和煤气热值均持续减少,有效气体份额从76.9%下降到54.3%,煤气热值从9.01MJ/m3减少到6.34MJ/m3,而CO2体积分数增加明显,从23.1%增加到37.3%。Aspen模拟结果与实验结果基本一致,具有实际指导意义。     

ALSTOM气化炉的模糊增益调度预测控制

ALSTOM气化炉具有强的非线性及大惯性,常规的控制方法难以满足全工况运行条件下的各项控制指标.采用模糊推理方法,将气化炉在多个工况条件下的局部线性模型综合成全局模糊模型,并在此基础上应用预测控制技术,提出了一种新型的基于过程全局模糊模型的模糊增益调度预测控制方法,并应用于气化炉多变量非线性优化控制.仿真结果表明:即使各个输入受到运行条件的严格约束,各个输出变量仍能较好地维持在ALSTOM气化炉所要求的范围内,具有较好的控制品质,为气化炉的全局优化控制提供了一个较好的方法.     

基于钙链制氢的双流化床气固流动特性

钙链制氢是一项新颖的制取富氢合成气技术,由此设计并搭建了一套双流化床反应器,该反应器由气化反应器、煅烧反应器、碳酸化反应器、旋风分离器、立管和流动密封阀组成。采用两种不同粒径的白刚玉,研究了该双流化床反应器的气固流动特性,研究了物料总量、颗粒粒径、L阀、气化反应器和煅烧反应器的风速对固体流率的影响,固体流率随着L阀和气化反应器风速的增加而增加。同时研究了L阀风量与固体流率之间的关联式,通过量纲分析和多元线性拟合,得到了它们之间的回归方程,研究结果表明：实验结果和拟合结果吻合得比较好,可以较好地反映L阀风量与固体流率之间的关系。     

火电厂热力系统实时热力计算方法研究

回热系统是火电厂热力系统的重要组成部分，也是进行热力计算的重点。文章在建立了热力系统加热器的通用性数学模型的基础上，用循环函数法对整个回热系统进行热力计算，将循环函数法进行了改进，并应用到实时热力计算中，应用实例表明此种方法概念明确，结果准确，容易在帝时计算中实现等特点。     

基于改进KNN算法的汽轮机通流故障诊断方法及应用

汽轮机的故障诊断对整个电厂的安全运行意义重大。根据热力参数建立计算模型可以及早地观测到性能退化趋势,预测设备故障类型。本文采用特征通流面积的方法建立汽轮机系统性能退化模型,模拟系统故障样本与测试样本,建立设备故障样本库。通过使用改进的KNN（K-nearest neighbor）算法,基于汽水系统热力参数变化规律,计算当前机组运行数据样本相对于设备故障样本的相似度,判定当前机组各设备已发生故障的概率。通过对某S109FA联合循环机组汽轮机研究结果表明,特征通流面积在不同工况下的计算误差均在5%以内,满足工程计算要求。相比于传统KNN算法,改进KNN算法通过样本评估近邻在决策过程中的权重,取得了比传统KNN算法更高的分类正确率。对测试样本故障诊断结果表明,改进KNN算法比传统KNN算法诊断准确率更高,对测试样本诊断准确率为100%,采用改进KNN算法汽轮机系统故障诊断具有可行性,与现场实际情况吻合。     

基于OPC技术的燃烧室监测系统集成改造

中国科学院工程热物理研究所现有6B和9E两套燃气轮机燃烧室装置,它们各自不同的监测系统给实验过程数据的统一监控带来了很大不便.针对此现状,应用基于OPC技术对其进行了集成改造,详细介绍了两套系统的集成方法以及使用SmartOPC开发工具开发OPC服务器的过程.改造结果表明集成后的监测系统运行稳定,数据交换流畅,统一的人机界面给实验人员监控实验过程带来了方便,达到了系统改造的预期目标.     

热力系统的数模混合仿真

从热力系统的特点出发,把系统分成一些典型部件,如管道、轴系、燃煤流化床锅炉等,分别建立动态数学模型,并通过线性化方法,把数学模型转换为状态空间方程。最后,运用数模混合认真方法,对燃煤增压流化床联合循环（ＰＦＢＣ－ＣＣ）发电系统烟气 动态特性进行了仿真计算。     

铁法链式反应器煤基氢电联产系统性能模拟

FeO/Fe3O4作载氧体，以链式反应器构建煤气化氢电联产系统，用ASPEN PLUS软件对系统的性能进行了模拟。研究链式反应器温度、水蒸汽转化率对系统性能的影响，并对系统流程进行了火用分析。结果表明，系统生产的H2的纯度高，可达99.9%，CO2 近零排放； 当水蒸汽反应器在815℃、水蒸汽转化率为37%时，系统的净效率达到58.06%；水蒸汽转化率对系统性能影响较大，由28%增加到41%时，系统的效率由53.17%增加到58.33%；系统的火用损主要集中在气化炉和余热锅炉部分。     

零排放天然气化学链置换燃烧仿真研究

以天然气为燃料,金属氧化物为载氧体,实现化学链置换燃烧(Chemical Looping Combustion-CLC)。“燃烧”气相产物H2O(汽)+CO2,冷凝水后,可分离出CO2。结合燃气蒸汽联合循环技术,实现能量的梯级利用,构成新型化学链置换燃烧联合循环,高效发电同时分离CO2。建立了化学链置换燃烧空气反应器(AR)和燃料反应器(FR)的质量平衡和能量平衡数学模型,对燃烧特性进行仿真计算。研究结果表明:载氧体氧化比率和还原比率增大,FR的出力及所需载氧体的最小量增加,使AR空气量减小;加大循环倍率或升高AR出口预设温度均使FR出口温度升高,AR空气量将更减少。这部分计算可为化学链置换燃烧技术的实验研究和系统概念设计提供基础数据。